打碎还能重生，地球上独一份的生物

七君

在现实生活中，什么生物在被打碎成单独的细胞后还能重生呢？其实世界上是有的，而且只有一种，那就是海绵（Porifera），刷碗的那种。

海绵重生的奥秘

在人造海绵出现前，野生海绵的确是拿来刷碗的，而且它们具有破体重生的能力。如果你把海绵弄碎打散，海绵细胞会聚集成团，重新组成海绵，海绵的这种能力被称为重聚集（Reaggregate）。

野生的海绵

北爱尔兰阿尔斯特大学的研究者用淡水海绵做了演示。在演示时，海绵先被切碎，然后搅散放入培养皿，一会儿海绵细胞就聚合在一起了。在显微镜下可以看到，在聚集的初期，所有的细胞都是球状的，接着表面的海绵细胞就变成T形的，而中心的海绵细胞则转变成了阿米巴虫的形态。

海绵的这种能力最早是在1907年由北卡罗来纳大学教堂三分校的生物学家 H.V.Wilson 记录下的。Wilson发现，在环境恶化、大片海绵死亡的时候，海绵某些部位的细胞会聚集成团。如果把这些细胞团移植到合适的地方，它们就会重新发育成海绵。这些细胞团即使被打散，也能恢复原状。

Wilson 还发现，如果不同种类的散装海绵细胞被混合在一起，它们会根据物种先各自分开，然后再聚合。换言之，海绵细胞知道谁是自己人，谁是外人，眼神贼亮。

后来对海绵的研究发现，海绵聚集起来靠的是一种叫做聚集因子（Aggregation Factor）的化学信号，聚集因子是海绵分辨自己人和外人的重要依据。

海绵这么强，那是因为它们在很大意義上是独一无二的动物。海绵是地球上最古老的多细胞动物，它们在地球上存在了7.4亿年了。2016年，麻省理工学院的研究者发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究发现，有6.4亿年历史的岩石中含有一种分子24-IPC ，它就是海绵分泌的。也就是说，海绵的出现时间比寒武纪大爆发还早1亿年。

领细胞用鞭毛制造水流，从而完成进食和排泄

海绵有一个进水口和一个出水口

海绵的生活习性

不过，说海绵是“动物”其实有些名不副实：海绵成年后动不了，大部分海绵会分泌二氧化硅或碳酸钙组成骨骼，帮助它们黏附在海底。因为动不了，海绵主要靠过滤水中的有机物生活，是滤食性的生物。另有超过170种海绵，如枝根海绵（Cladorhizidae）是肉食性的，能够引诱捕捉小动物。

海绵的古老从它们的身体构造就可以看出来：成年海绵的身体非常简单，它们缺乏和人类类似的真正的“组织”或“器官”，没有消化道、神经或肌肉。它们的身体是一根硬质直肠的样子，有一个进水口和一个出水口，水通过这个管道后其中的有机物就被过滤走了。

虽然没有器官，但是海绵体内却有承担类似功能的细胞。在动物界，海绵有一种独一无二的细胞——领细胞（Choanocytes）。领细胞是有鞭毛的，就像一些细菌一样。利用鞭毛，领细胞可以搅动海水形成水流，从而过滤并吞食水中的颗粒。也就是说，领细胞的功能类似于海绵的手和嘴巴。依靠领细胞，1立方厘米的海绵每天可以过滤20升水。

海绵的细胞不仅能执行器官的任务，还具有一种超能力：所有海绵细胞都可以在一定条件下转换角色，这在动物界也是独一无二的。生物学家把这种超能力称作全能分化性。借助于这种类似于干细胞的超能力，海绵才能在碎尸万段后复原。

此外，它们体内的细胞还可以在身体内游走。一些海绵利用这种能力修复受伤的部位，还有一些海绵利用游走的细胞在海底缓慢爬行。

海绵的药用价值

除了全能分化，海绵的另一个超能力就是它们的制药能力。

对于许多生物来说，海绵毒性超强。这也很容易理解，由于无法动弹，海绵必须要有一套化学武器来防御掠食者。

一些海绵会释放毒素“溶”掉抢占地盘的珊瑚的碳酸钙。一些海绵还可以杀死珊瑚虫。比如，纽扣珊瑚的珊瑚虫会寄生在海绵Trikentrion Flabelliformis 上，为了对抗珊瑚虫，这种海绵会生成毒素。后来研究者们发现，这种毒素不仅可以杀死珊瑚虫，还具有抗生素的性质，能够杀死革兰氏阳性菌（如枯草杆菌）。

纽扣珊瑚的珊瑚虫寄生在海绵上

但是对于人类来说，海绵制造的不少物质能治疗人类的疾病，因此具有很高的医药价值。比如，圆皮海绵内酯（Discodermolide）就是一种抗肿瘤分子，贪婪倔海绵（Dysidea Avara）中分离的分子Avarol 可以治疗牛皮癣。

既然海绵粉身碎骨后还能复原，还具有很高的药用价值，那它们应该很适合拿来制药吧？实际上目前商业化的只有少数海绵，最大的困难在于海绵供应不足。

确实，在古代，地中海地区就有人工养殖海绵，然后制成刷碗刷背的海绵。海绵养殖业和渔业也曾是非常兴旺的产业，1913—1938年，每年捕捞的海绵都超过180吨。

神奇的贪婪倔海绵

因为海绵的复原能力强，养殖时只需要掰一块就可以在别的地方“种”起来了，技术含量不高。养大的海绵收割后处理一下，就可以拿到市场上卖了。

不过，在实验室和药厂培养具有药用价值的海绵就是另一回事了。

首先，海绵虽然复原能力强，但是生长缓慢。而且一些来自海绵的生物活性物质含量很低，要提纯的话就必须要大规模密集养殖海绵。

其次，大多数海绵和微生物共生，缺乏某些微生物，它们就无法制造人类所需的物质。但是在密集养殖的情况下，使用抗生素和药物几乎是必然的，这些药物影响的不仅仅是海绵，还可能会杀死共生微生物。这也是海绵规模化养殖的一大难点。

最后，海绵打碎后虽然能重生，但散伙的海绵细胞不能进行DNA复制，只有在重新聚合后才行。所以要像在大罐子里发酵菌液那样散装养海绵宝宝，目前看也是不可能的。

（本文经授权转载自“把科学带回家”公众号，有删节）